GENETIC STUDIES OF CATTLE BASED ON DNA MARKERS
DOI:
https://doi.org/10.37406/2706-9052-2023-1.29Keywords:
molecular markers, polymerase chain reaction, types of DNA markers, sequencing, allelesAbstract
The achievements of molecular genetics reveal real prospects for the formation of the theoretical and practical basis for modern breeding and breeding activities in animal husbandry. Genetic studies of farm animals are aimed at an exhaustive assessment of their breeding qualities based on genetic information associated with certain genes or gene complexes. Practical work with genetic material and the possibility of accelerating breeding work by gaining new knowledge in the field of genetics are now directly associated with the use of genetic markers. The method of genetic markers is the identification of certain genes, DNA segments, chromosomes, or individuals of a species using unique nucleotide combinations. Most modern markers are associated with the structure of DNA, which allows testing genetic variability not at the level of gene expression products, but at the level of the genome. This feature led to the widespread use of DNA markers after the invention of PCR. The article discusses the theoretical aspects of genetic markers, their advantages in terms of properties, convenience, and quantitative capabilities in comparison with classical and protein markers. The article provides a list of the most common DNA markers, their requirements, and shows the advantages and disadvantages of their use in practice. The basic markers (ISSR, RFLP, SNP, SSR) used in genetic studies of farm animals are characterized. The sequencing method, that is currently the mainstay of such research, as well as modern methods of SNP detection based on it, are discussed in detail. An overview of the main genetic studies in the field of domestic livestock based on marker-assisted selection is given.
References
Alison V.E. Marker-assisted selection in beef cattle. UC Davis, 2007.
Molecular markers and their use in animal breeding / N.D. Beuzen et al. Veterinary journal. London, England. 1997. 2000. Vol. 160 (1), P. 42–52. DOI: 10.1053/tvjl.2000.0468.
Brookes A.J. The essence of SNPs. Gene. 1999. Vol. 234 (2). P. 177–186. DOI: 10.1016/s0378-1119(99)00219-x.
Whole-genome sequencing of 234 bulls facilitates mapping of monogenic and complex traits in cattle / H.D. Daetwyler et al. Nature genetics. 2014. Vol. 46 (8). P. 858–865. DOI: 10.1038/ng.3034.
Dolgin E. The most popular genes in the human genome. Nature. 2017. № 551. P. 427–431. DOI: 10.1038/d41586-017-07291-9.
Fan H., Chu J.Y.A brief review of short tandem repeat mutation. Genomics, proteomics & bioinformatics. 2007. Vol. 5 (1). P. 7–14. DOI: 10.1016/S1672-0229(07)60009-6.
Recent advancements in molecular marker-assisted selection and applications in plant breeding programmes / N. Hasan et al. Journal, genetic engineering & biotechnology. 2021. Vol. 19 (1). P. 128. DOI: 10.1186/s43141-021-00231-1.
The genetic linkage map of pea (Pisum sativum L.) based on molecular, biochemical and morphological markers / L. Irzykowska et al. Pisum Genetics. 2001. Vol. 33 (1). P. 13–18.
Mutation rate varies among alleles at a microsatellite locus: phylogenetic evidence / L. Jin et al. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1996. Vol. 93 (26). P. 15285–15288. DOI: 10.1073/pnas.93.26.15285.
The importance of molecular markers in plant breeding programmes / P.M. Jonah et al. Global Journal of Science Frontier Research. 2011. Vol. 11 (5). P. 4–12.
Jonas E., de Koning D.J. Genomic selection needs to be carefully assessed to meet specific requirements in livestock breeding programs. Frontiers in genetics. 2015. № 6. P. 49. DOI: 10.3389/fgene.2015.00049.
Assessing genomic taurine/zebuine admixture in the southern meat cattle based on microsatellite markers / A.S. Kramarenko et al. Ukrainian Journal of Ecology. 2019. № 9. P. 251–261.
Genetic diversity and bottleneck analysis of the Red Steppe cattle based on microsatellite markers / A.S. Kramarenko et al. Ukrainian Journal of Ecology. 2018.Vol. 8 (2). P. 12–17. DOI: 10.15421/2018_303.
Rates of nucleotide substitution in primates and rodents and the generation-time effect hypothesis / W.H. Li et al. Molecular phylogenetics and evolution. 1996. Vol. 5 (1). P. 182–187. DOI: 10.1006/mpev.1996.0012.
Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in Plant Genetics and Breeding / H. Morgil et al. The Recent Topics in Genetic Polymorphisms. 2020. DOI: 10.5772/intechopen.91886.
Nève G., Meglécz E. Microsatellite frequencies in different taxa. Trends in ecology & evolution. 2000. Vol. 15 (9), P. 376–377. DOI: 10.1016/s0169-5347(00)01921-2.
Ng W.L., Tan S.G. Inter-Simple Sequence Repeat (ISSR) Markers : Are We Doing It Right ? ASM Science Journal. 2015. № 9. P. 30–39.
Research Laboratory Applications of STR Technology. URL: https:// worldwide.promega.com/resources/pubhub/research-laboratory-applications-of-str-technology/.
Molecular markers and their potentials in animal breeding and genetics / I.B. Salisu et al. Nigerian Journal of Animal Science. 2018. Vol. 20 (3). P. 29–48.
Analysis of population-genetic processes in different cattle breeds by microsatellite loci of DNA / A. Shelyov et al. Agricultural Science and Practice. 2017. Vol. 4 (1). P. 74–78. DOI: 10. 15407/agrisp4.01.074.
Single-nucleotide polymorphism. URL: https://isogg.org/wiki/Single-nucleotide_polymorphism.
NotI Sequence-Tagged Sites as Markers of Genes on Human Chromosome 3 / G.E. Sulimova et al. Molekuliarnaia biologiia. 2005. № 39. P. 593–607. DOI: 10.1007/s11008-005-0075-z.
BoLA-DRB3 gene as a marker of sensitivity of the white-headed Ukrainian cattle to mastitis / T.M. Suprovych et al. Theoretical and Applied Veterinary Medicine. 2022. Vol. 10 (1). P. 3–10. DOI: 10.32819/2022.10001.
Association of BoLA-DRB3.2 alleles with fusobacteriosis in cows / T.M. Suprovych et al. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2020. Vol. 11 (2). P. 249–254. DOI: 10.15421/022037.
BoLA-DRB3 gene as a marker of susceptibility and resistance of the Ukrainian black-pied and red-pied dairy breeds to mastitis / T.M. Suprovych et al. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2018. Vol. 9 (3)/ P. 363–368. DOI: 10.15421 /021853.
Relationship between alleles of gene BoLA-DRB3 and somatic cells amount in milk of Ukrainian black-and-white dairy breed / T.M. Suprovych et al. The Animal Biology. 2019. Vol. 21 (4). P. 75–83. DOI: 10.15407/ animbiol21.04. 075.
Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification / E. Zietkiewicz et al. Genomics. 1994. Vol. 20 (2). P. 176–183. DOI: 10.1006/geno.1994.1151.
Селекційні, генетичні та біотехнологічні методи удосконалення і збереження генофонду порід сільськогосподарських тварин / М.В. Гладій та ін. ; за ред. М.В. Гладія, Ю.П. Полупана ; Інститут розведення і генетики тварин ім. М.В. Зубця НААН. Полтава : ТОВ «Фірма «Техсервіс»», 2017. 793 с.
Виявлення молекулярно-генетичних маркерів тварин, асоційованих з гіпоалергенними властивостями молока : методичні рекомендації / В.В. Дзідзюк та ін. Чубинське, 2022. 28 с.
Аналіз молочної продуктивності корів порід української селекції з різними генотипами за локусом IFNGR2 / О.Ю. Іващенко та ін. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія «Тваринництво». 2022. Вип. 2 (49). С. 14–19. DOI: 10.32845/bsnau.lvst. 2022.2.3.
Копилова К.В. Генетична структура бугаїв різних порід великої рогатої худоби за ISSR-маркерами. Вісник аграрної науки. 2012. № 1. С. 59–60.
Генетична структура різних порід великої рогатої худоби за молекулярно-генетичними маркерами / К.В. Копилова та ін. Науково-технічний бюлетень. 2013. № 110. С. 76–83.
Магеровська O.M. Підбір та оцінка ISSR-маркерів для аналізу окремих популяцій великої рогатої худоби. Розведення і генетика тварин. 2021. № 61. С. 137–145. DOI: 10.31073/abg.61.15.
Молекулярно-генетичні та біотехнологічні дослідження в галузі тваринництва / Б.Є. Подоба та ін. Київ : Аграрна наука, 2013. 246 с.
Стефаненко М.С. Аналіз тварин великої рогатої худоби за ISSR маркерами. Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З. Ґжицького. 2009. Т. 11. № 2 (41). Ч. 3. С. 205–209.
Супрович Т.М., Супрович М.П. Поліморфізм гена BoLA-DRB3 як маркер чутливості до захворювань великої рогатої худоби : монографія. Кам’янець-Подільський : ПДАТУ, 2020. 185 с. URL: http://188.190.33.55:7980/jspui/handle/123456789/7983.
